Искусственный интеллект выявил эффективные препараты против онкологии

Благодаря машинному обучению были выявлены новые эффективные иммуномодуляторы, ведущие к усилению иммунной системы в борьбе с различными заболеваниями, к числу которых относится и онкология.

Специалистами из Притцкеровской школы молекулярной инженерии (PME) Чикагского университета осуществлён высокопроизводительный скрининг потенциальных лекарственных препаратов среди 140 000 малых молекул. Для достижения данной цели учёные решили воспользоваться подходом, получившим название активное обучение, объединяющим  искусственный интеллект с высокопроизводительным экспериментальным тестированием ограниченного числа молекул. В итоге это приводит к построению модели, прогнозирующей молекулярную активность по её структуре- модель QSAR (англ. quantitative structure activity relationship).

Активное обучение приводит к разрешению проблем с нахождением потенциальных лекарств, содержащихся в огромном молекулярном пространстве. Согласно имеющимся подсчётам  число фармакологически активных молекул, подчиняющихся правилам Липински превышает  10 в 60-й степени. В качестве сравнения можно привести количество звёзд в видимой Вселенной, оценивающееся в 10 в 22-й степени. В силах экспериментального  скрининга осуществить охват лишь незначительной доли от всего общего количества.

Учёными осуществлён высокопроизводительный скрининг всего лишь 2880 соединений, являющихся двумя процентами от общего пространства молекулярного поиска. По завершении четырёх циклов были обнаружены молекулы с беспрецедентными иммуномодулирующими свойствами. Они оказывали влияние на  врождённый иммунный ответ путём усиления и ослабления как сигнального пути NF-κB, играющего роль в активации иммунитета и воспалительных процессах, так и на путь регуляторных факторов интерферона IRF, важный для ведения борьбы с вирусами.

Наиболее эффективные кандидаты обеспечивали 110-ти процентную  активность NF-κB, обеспечивали повышение активности IRF на 83 процента, а также подавление активности NF-κB на 128 процентов. Модуляция осуществлялась с одновременным добавлением агонистов сигнальных путей — молекул, которые имитируют воздействие патогенов. У одной из молекул-кандидатов при доставке агониста STING, используемого для улучшения иммунитета в борьбе с опухолями, произошло троекратное увеличение выработки интерферона-бета.